Với sự gia tăng tỷ lệ sử dụng năng lượng tái tạo, việc phát triển hệ thống lưu trữ năng lượng dài hạn đã trở thành xu hướng, và các phương án kỹ thuật cho lưu trữ năng lượng dài hạn quy mô lớn chủ yếu bao gồm năm loại: thủy điện tích năng, lưu trữ nhiệt bằng muối nóng chảy, lưu trữ dòng chảy lỏng, lưu trữ khí nén và lưu trữ hydro. Ở giai đoạn này, ứng dụng thủy điện tích năng là hoàn thiện nhất, nhưng ưu điểm của lưu trữ năng lượng khí nén là quy mô lớn, hiệu quả cao, chi phí thấp, thân thiện với môi trường và sạch, đồng thời có thể loại bỏ các hạn chế về địa lý, được kỳ vọng sẽ trở thành một giải pháp bổ sung cho thủy điện tích năng.
Lưu trữ năng lượng bằng khí nén thuộc loại lưu trữ năng lượng dài hạn, có thể thực hiện chu kỳ sạc và xả trong thời gian dài hơn 4 giờ hoặc nhiều ngày, nhiều tháng, mang lại ưu điểm vượt trội trong việc điều chỉnh sự biến động của quá trình sản xuất năng lượng mới.
Theo lời giới thiệu của ông Xu Yu Jie, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Lưu trữ Năng lượng Nhiệt vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, trong tương lai, hệ thống điện của nước ta sẽ dựa vào các nguồn năng lượng mới làm hệ thống điện chính. Điện gió, điện mặt trời và các nguồn năng lượng tái tạo khác có tính biến động và gián đoạn, nếu được đưa vào lưới điện với quy mô lớn sẽ gây ra rủi ro về an ninh. Lúc này, cần có hệ thống lưu trữ năng lượng như một nguồn tài nguyên điều tiết linh hoạt để điều chỉnh hệ thống điện. Lưu trữ năng lượng bằng khí nén là một điểm nổi bật.
“Công nghệ lưu trữ năng lượng bằng khí nén không phải là mới, công nghệ lưu trữ năng lượng bằng khí nén truyền thống đã được ứng dụng ở Đức và Mỹ trong nhiều năm, nhưng công nghệ này phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, cần những hang động tự nhiên lớn, hiệu suất lưu trữ năng lượng thấp và các vấn đề khác, nên việc phổ biến trên quy mô lớn luôn bị hạn chế.” Ông Xu Yujie cho biết, hệ thống lưu trữ năng lượng bằng khí nén tiên tiến của Trung Quốc tái chế nhiệt nén, không còn sử dụng nhiên liệu hóa thạch và có thể được sử dụng dưới nhiều hình thức khác nhau như thiết bị lưu trữ trên mặt đất, buồng nhân tạo và hang động tự nhiên dưới lòng đất để xây dựng buồng lưu trữ. Ngoài ra, hệ thống này còn cải thiện đáng kể hiệu suất lưu trữ năng lượng.
Hiện nay, sử dụng công nghệ lưu trữ năng lượng khí nén tiên tiến 100 MW, Trung Quốc đã xây dựng nhà máy điện trình diễn lưu trữ năng lượng khí nén tiên tiến 100 MW đầu tiên trên thế giới và đã kết nối thành công với lưới điện để phát điện. Nhà máy điện này nằm ở huyện Trương Bắc, tỉnh Hà Bắc, là nhà máy điện lưu trữ năng lượng khí nén mới lớn nhất và có hiệu suất tốt nhất được xây dựng và vận hành trên thế giới. Nó có thể sản xuất tới 132 triệu kWh điện mỗi năm, cung cấp điện dự phòng giờ cao điểm cho khoảng 50.000 người dùng. Đồng thời, nó có thể tiết kiệm 42.000 tấn than tiêu chuẩn và giảm 109.000 tấn khí thải carbon dioxide mỗi năm.
Ưu điểm của lưu trữ năng lượng bằng khí nén so với các loại lưu trữ năng lượng mới khác là gì? Nhìn chung, có thể tóm tắt là an toàn, tuổi thọ cao và khả năng nổ mạnh. Thứ nhất, lưu trữ năng lượng bằng khí nén rất an toàn. Lấy ví dụ dự án lưu trữ năng lượng bằng carbon dioxide hóa lỏng, vì việc hóa lỏng carbon dioxide rất dễ dàng, nên việc lưu trữ nó chỉ cần áp suất vài megapascal, không cần lo lắng về nguy hiểm tiềm ẩn do lưu trữ khí ở áp suất cao gây ra. Đồng thời, carbon dioxide không độc hại, không dễ cháy và không dễ nổ, nên bản thân nó rất an toàn. Ngoài ra, vì tất cả đều là thiết bị cơ khí, tuổi thọ của hệ thống lưu trữ năng lượng bằng khí nén có thể đạt 30-50 năm nếu được bảo trì bình thường. “Lưu trữ năng lượng bằng khí nén là một quá trình vật lý dựa trên chu trình nhiệt, có ưu điểm tự nhiên về an toàn và suy giảm hiệu suất, và được coi là một trong những công nghệ lưu trữ năng lượng quy mô lớn triển vọng nhất.” Dựa trên những ưu điểm này, Chen Haisheng, một nhà nghiên cứu tại Viện Nhiệt động lực học Kỹ thuật thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, cho rằng việc ứng dụng công nghệ lưu trữ năng lượng khí nén có ý nghĩa chiến lược to lớn và nhu cầu thị trường khổng lồ đối với việc thực hiện các mục tiêu chiến lược kép về carbon của đất nước và cải thiện môi trường tự nhiên.
Điều đáng chú ý là khả năng giải phóng năng lượng tức thời từ khí nén tương đối mạnh. Điều này có thể được áp dụng trực tiếp trong một số ứng dụng đặc biệt. Ví dụ, đối với động cơ diesel sử dụng trên các tàu lớn, khí nén thường được lưu trữ trong bình áp suất và tác động trực tiếp lên piston thông qua một van khởi động đặc biệt để quay trục khuỷu trước khi bắt đầu phun nhiên liệu. Cách bố trí này nhỏ gọn và rẻ hơn so với động cơ khởi động điện cùng kích thước, và có thể cung cấp các xung điện cực cao cần thiết mà không gây tải quá mức cho máy phát điện và hệ thống phân phối của tàu.
Đối với các hệ thống lưu trữ năng lượng khí nén, Trung Quốc đang tiếp tục tăng cường các hoạt động trình diễn và ứng dụng quy mô lớn, tích lũy kinh nghiệm trong thiết kế và xây dựng kỹ thuật, đồng thời phát triển một chuỗi công nghiệp hoàn chỉnh và trưởng thành để đẩy nhanh hơn nữa việc xây dựng và ứng dụng chúng.
Thời gian đăng bài: 14/09/2023
